改善40G光信號的發射質量
發布時間：2010-9-2 09:49
發布者：techshare
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一種創新的光信號發射方法產生高質量的信號格式，適用于多種無源器件測試和傳輸系統。 不歸零信號格式的傳統開關鍵控方法在光系統中是一種低成本高效率的解決方案。然而，我們仍然期待會有其它信號格式能進一步降低整個系統的成本，實現更長距離的傳輸，以及更有效的應用現有的光帶寬。例如，歸零碼這種調制方法就適合用在凍檀?瀋希??�，CS-RZ（壓縮光譜的歸零信號）的壓縮光譜特性還有可能在DWDM系統內使光譜效率大于0.4bit/Hz/s。而且歸零碼對交叉相位調制的可靠性極高，直接監測差分相移鍵控功能在目前也很有吸引力，這也是DWDM系統運行中的一項重要指針。另外，用這種方法構成的基礎模塊可以成倍的增加傳輸容量，而且使用光差分相移鍵控方法不會因為色散和偏振模色散導致額外的性能惡化。 針對這些情況，目前我們已經研發出了一種多用途40Gbit/s光發射平臺，它能針對多種無源器件和傳輸系統而發射高質量的NRZ、RZ、CS-RZ、RZ-DPSK和CS-RZDPSK格式的信號。 發射機的結構 圖1所示的是這種多格式光發射平臺的基本結構，它由兩個鈮酸鋰調制器級聯而成，一個用來產生脈沖，另一個用作數據調制。兩個調制器內都有保偏光纖，而且只需要單端RF驅動。這種級聯結構的最小插入損耗一般是7dB。電光帶寬大于30GHz，速率為40Gbit/s時驅動電壓小于6Vpp。這種調制器的殘余啁啾低于±0.1。脈沖調制器由一個高增益（34dB）、高功率（28dBm）窄帶砷化鎵RF放大器驅動，該放大器的通帶范圍是18-27GHz。當用一個20GHz信號源驅動產生RZ脈沖時，時鐘驅動器的輸出奇次諧波抑制度比該時鐘信號低30dB。此外，產生RZ脈沖時，脈沖調制器偏置在馬赫曾德（MZ）響應曲線上的最大傳輸點；產生CS-RZ脈沖時，調制器的偏置值設定為零。 現在業內有幾種產生DPSK信號的方法。這些方法包括相位調制器、由兩個驅動放大器組成推拉結構的雙驅動MZ調制器和單驅動無啁啾MZ調制器。出于簡單的考慮，我們選擇最后面的這種方法，因為它在強度調制RZ和CS-RZ信號應用方面的作用是一樣的，只是數據驅動器有所不同而已。圖2所示的是數據驅動放大器對強度和相位進行調制的輸出波形。 發射機的性能 圖3所示的是典型的NRZ、RZ和CS-RZ信號的光強度波形。從這些測量中可以看到NRZ和RZ/CS-RZ數據的信噪比（SNR）分別超過18和23，而且一般來說，動態的消光比大于13dB。我們可以把這些被測的NRZ數據的附加峰-峰抖動保持在小于5ps的范圍。至于RZ/CS-RZ數據，我們可以通過時鐘信號把最低的峰-峰抖動限制在2ps以下。而NRZ數據的抖動轉移是最小的。 用同一個光系統分別測量，我們通過13Vpp驅動的脈沖發生調制器得到RZ、CS-RZ的光脈沖寬度分別為10和16ps。測得的RZ脈沖形狀與極限轉換的脈沖形狀非常接近，因此該RZ信號很適合用于研究光孤子傳輸。然后在不影響整體性能的前提下，我們改變驅動電壓的大小，發現RZ和CS-RZ脈沖的寬度最多可以減小2ps。 產生DPSK信號，同樣的數據調制器要由針對40Gbit/s優化的寬帶放大器來驅動。最大輸出電平一般為12Vpp。在這種結構中，可以產生很多種DPSK信號格式，包括NRZDPSK、RZ和CS-RZDPSK。圖4所示為發射機輸出端RZDPSK信號的光譜，以及用MZ干涉儀（MZI）在內部時延約25ps時輸出端的強度探測信號。 要評價發射信號的質量，還需要利用基于平衡檢測原理制造的DPSK接收機。另外還需要一根可變光延時線來消除MZI譯碼器和平衡檢測儀之間的時延差異。一般接收端的前置放大器的輸出信號的信噪比大于15，總的RMS抖動小于1ps。我們希望與單個檢測儀相比，這種檢測方案能使接收機的靈敏度再提高3dB。 |
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